【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電池隔膜，具體來說涉及一種鈦酸鋰負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為人們的基本需求，也是關(guān)系到我們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)鍵問題。隨著人們對(duì)化石燃料消耗的日益關(guān)注，可再生、更清潔的能源和能源儲(chǔ)存設(shè)備也備受關(guān)注。如：太陽能、風(fēng)能、潮汐能。由于風(fēng)能、太陽能等能源的可變性，儲(chǔ)能在新能源的有效利用中顯得尤為重要。同時(shí)，由于創(chuàng)紀(jì)錄的高油價(jià)和嚴(yán)重的全球變暖問題，更加突出了汽車產(chǎn)品開發(fā)中節(jié)能環(huán)保技術(shù)是當(dāng)今全球汽車業(yè)所面臨的重大挑戰(zhàn)。
2、電化學(xué)儲(chǔ)能裝置已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，鋰離子電池技術(shù)在過去一直是便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展的關(guān)鍵。目前正式開始進(jìn)入電動(dòng)汽車領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代以來，鋰離子電池的商業(yè)化極大地推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。在所有商用電池技術(shù)中鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于其能量密度大、循環(huán)壽命長、寬工作溫度范圍。
3、目前市面上主要采用石墨作為鋰離子電池的負(fù)極材料，然而石墨作為鋰離子電池負(fù)極材料存在幾個(gè)問題：鋰離子擴(kuò)散系數(shù)較低，導(dǎo)致鋰離子電池產(chǎn)品倍率性能較差；石墨負(fù)極在脫嵌鋰的過程中發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致循環(huán)壽命較差；石墨負(fù)極容易產(chǎn)生鋰枝晶，導(dǎo)致安全性能出現(xiàn)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法，該制備方法采用噴霧干燥法并且以鑭源和聚乙烯醇協(xié)同制備鈦酸鋰負(fù)極材料。
2、本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種制備鈦酸鋰負(fù)極極片的方法。
3、本專利技術(shù)的另一目的在于
4、本專利技術(shù)的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
5、一種鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法，包括：將鈦源、鋰源、鑭源、聚乙烯醇和溶劑混合至均勻，得到b溶液(白色溶液)，將所述b溶液噴霧干燥，得到前驅(qū)粉體，將前驅(qū)粉體于700～900℃煅燒5～10h，冷卻至室溫，得到鈦酸鋰負(fù)極材料。
6、在上述技術(shù)方案中，鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法包括以下步驟：
7、步驟1，將鈦源、鋰源和溶劑混合至均勻，得到a溶液，其中，按物質(zhì)的量份數(shù)計(jì)，所述鋰源中鋰和鈦源中鈦的比為(4.1～4.7):(4.7～5.4)；
8、在步驟1中，所述鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰和乙酸鋰中的一種或幾種的混合物，所述鈦源為二氧化鈦、鈦酸四丁酯和異丙醇鈦中的一種或幾種的混合物。
9、在步驟1中，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)和溶劑的質(zhì)量份數(shù)的比為(200～300)：(150～200)，所述物質(zhì)的量份數(shù)的單位為mmol，所述質(zhì)量份數(shù)的單位為g。
10、在步驟1中，所述溶劑為水、乙醇和異丙醇中的一種或幾種的混合物。
11、步驟2，將所述a溶液、鑭源和聚乙烯醇混合至均勻，得到b溶液，噴霧干燥，得到前驅(qū)粉體，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)、鑭源中鑭的物質(zhì)的量份數(shù)和聚乙烯醇的質(zhì)量份數(shù)的比為(0.1～1)：(0.001～0.05)：(0.1～3)，所述質(zhì)量份數(shù)的單位為g，物質(zhì)的量份數(shù)的單位為mmol；
12、在步驟2中，所述鑭源為氧化鑭、碳酸鑭和硝酸鑭中的一種或幾種的混合物。
13、在步驟2中，將a溶液、鑭源和聚乙烯醇混合，攪拌至均勻。
14、在步驟2中，噴霧干燥的進(jìn)口溫度為180～210℃，噴霧干燥的壓強(qiáng)為0.1～0.5mpa，噴霧干燥的進(jìn)料速度為100～500ml/h。
15、在步驟2中，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)、鑭源中鑭的物質(zhì)的量份數(shù)和聚乙烯醇的質(zhì)量份數(shù)的比優(yōu)選為(0.1～1)：(0.01～0.02)：(0.25～0.6)，所述質(zhì)量份數(shù)的單位為g，物質(zhì)的量份數(shù)的單位為mmol。
16、步驟3，將前驅(qū)粉體于700～900℃煅燒5～10h，冷卻至室溫，得到鈦酸鋰負(fù)極材料。
17、聚乙烯醇和鑭源在提高鈦酸鋰離子電導(dǎo)率中的用途。
18、一種鈦酸鋰負(fù)極極片，包括：集流體以及負(fù)載在集流體上的負(fù)極材料，負(fù)極材料為所述鈦酸鋰負(fù)極材料。
19、一種制備鈦酸鋰負(fù)極極片的方法，包括：將所述鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑、粘結(jié)劑和n-甲基吡咯烷酮(nmp)混合均勻，得到電極漿料(電極漿料為細(xì)滑均勻的稠狀物)，將電極漿料涂到集流體的表面，干燥，得到鈦酸鋰負(fù)極極片，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑的比為(7～8.5):(0.5～2.0):(0.5～2.5)。
20、在上述技術(shù)方案中，先將所述鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混合均勻，再加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)并混合均勻，得到所述電極漿料。
21、在上述技術(shù)方案中，n-甲基吡咯烷酮(nmp)的體積份數(shù)和鈦酸鋰負(fù)極材料的質(zhì)量份數(shù)的比為(6～12)：(0.8～1.5)，體積份數(shù)的單位為ml，質(zhì)量份數(shù)的單位為g。
22、在上述技術(shù)方案中，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(pvdf)。
23、在上述技術(shù)方案中，通過研磨將所述鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混合均勻，研磨的時(shí)間為5～10min。
24、在上述技術(shù)方案中，干燥的溫度為50～90℃，干燥的時(shí)間為0.1～2h。
25、上述鈦酸鋰負(fù)極材料在電池中提高容量保持率的應(yīng)用。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于：
27、本專利技術(shù)通過聚乙烯醇和氧化鑭協(xié)同增強(qiáng)鈦酸鋰負(fù)極材料的離子電導(dǎo)率，其中，聚乙烯醇的引入能夠在鈦源、鋰源、鑭源混合時(shí)起到更好的分散作用，在噴霧干燥過程中通過改善物料流變性能，有助于形成更均勻、質(zhì)量更好的鈦酸鋰負(fù)極材料；通過調(diào)整聚乙烯醇的添加量，可以顯著影響鈦酸鋰負(fù)極材料的形狀，制備更加規(guī)整的球形鈦酸鋰負(fù)極材料；將氧化鑭引入鈦酸鋰材料中，可以改變鈦酸鋰晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，有助于提升鈦酸鋰材料的整體性能，使其具有更好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性(循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能)。
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1.一種鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括：將鈦源、鋰源、鑭源、聚乙烯醇和溶劑混合至均勻，將其進(jìn)行噴霧干燥，得到前驅(qū)粉體，將前驅(qū)粉體于700～900℃煅燒5～10h，冷卻至室溫，得到鈦酸鋰負(fù)極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，按物質(zhì)的量份數(shù)計(jì)，所述鋰源中鋰和鈦源中鈦的比為(4.1～4.7):(4.7～5.4)，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)、鑭源中鑭的物質(zhì)的量份數(shù)和聚乙烯醇的質(zhì)量份數(shù)的比為(0.1～1)：(0.001～0.05)：(0.1～3)，所述質(zhì)量份數(shù)的單位為g，物質(zhì)的量份數(shù)的單位為mmol。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、乙醇和異丙醇中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，噴霧干燥的進(jìn)口溫度為180～210℃，噴霧干燥的壓強(qiáng)為0.1～0.5MPa，噴霧干燥的進(jìn)料速度為100～500mL/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟1中，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)和溶劑的質(zhì)量份數(shù)的比為(200～300)：(150～200)，所述
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)制備方法獲得的鈦酸鋰負(fù)極材料。
7.一種鈦酸鋰負(fù)極極片，其特征在于，包括：集流體以及負(fù)載在集流體上的負(fù)極材料，負(fù)極材料為權(quán)利要求6所述鈦酸鋰負(fù)極材料。
8.一種制備鈦酸鋰負(fù)極極片的方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求6所述鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑、粘結(jié)劑和N-甲基吡咯烷酮混合均勻，得到電極漿料，將電極漿料涂到集流體的表面，干燥，得到鈦酸鋰負(fù)極極片，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，鈦酸鋰負(fù)極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑的比為(7～8.5):(0.5～2.0):(0.5～2.5)。
9.聚乙烯醇和鑭源在提高鈦酸鋰離子電導(dǎo)率中的用途。
10.權(quán)利要求6所述鈦酸鋰負(fù)極材料在電池中提高容量保持率的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鈦酸鋰負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括：將鈦源、鋰源、鑭源、聚乙烯醇和溶劑混合至均勻，將其進(jìn)行噴霧干燥，得到前驅(qū)粉體，將前驅(qū)粉體于700～900℃煅燒5～10h，冷卻至室溫，得到鈦酸鋰負(fù)極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，按物質(zhì)的量份數(shù)計(jì)，所述鋰源中鋰和鈦源中鈦的比為(4.1～4.7):(4.7～5.4)，所述鋰源中鋰的物質(zhì)的量份數(shù)、鑭源中鑭的物質(zhì)的量份數(shù)和聚乙烯醇的質(zhì)量份數(shù)的比為(0.1～1)：(0.001～0.05)：(0.1～3)，所述質(zhì)量份數(shù)的單位為g，物質(zhì)的量份數(shù)的單位為mmol。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、乙醇和異丙醇中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，噴霧干燥的進(jìn)口溫度為180～210℃，噴霧干燥的壓強(qiáng)為0.1～0.5mpa，噴霧干燥的進(jìn)料速度為100～500ml/h。
5.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁海朝，徐鋒，王曜，胡曉凱，王曉靜，蘇碧海，高楊，高晶晶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河北金力新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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